[發明專利]一種行星式混聯混合動力系統的動態扭矩協調控制方法

有效

• 申請號: 201710738461.2
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107539305B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 曾小華;王振偉;宋大鳳;楊南南;王越;李廣含;黃海瑞;崔皓勇;董兵兵;孫可華
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60W20/11
• 分類號: B60W20/11;B60W20/20;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/115;B60W30/182;B60K6/44
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王壽珍

1.一種行星式混聯混合動力系統的動態扭矩協調控制方法，其特征在于，包括基于模型預測的離線仿真計算方法和在線動態協調控制兩部分；

第一步：基于模型預測的離線仿真計算方法包括以下步驟：

(1)建立整車動力學模型

其中，x為狀態變量，包含車速、各動力源轉速等狀態變量，A為系統狀態系數矩陣，u為控制變量，包含各動力源扭矩等控制變量，B為控制變量狀態系數矩陣，y為系統輸出，C為系統輸出狀態系數矩陣；

(2)根據整車動力學模型推導得到系統輸出扭矩觀測模型為：T_out＝T_e2o+T_m2o；

其中，T_m2o＝T_mi_m2o，

T_e2o為發動機經由行星齒輪機構輸出到主減速器前端的扭矩，簡稱為行星齒輪機構輸出扭矩；T_m2o為調扭電機輸出到主減速器前端的扭矩；T_m為調扭電機輸出扭矩，i_m2o為調扭電機到系統輸出端的傳動比，A_g為調速電機扭矩系數，T_g為調速電機扭矩，J_g為調速電機相關轉動慣量，為調速電機角加速度；

(3)將系統輸出扭矩觀測模型進行離散化，獲得系統輸出扭矩的預測模型為：

T_out(k+1)＝A_gT_g(k+1)+J_g[ω_g(k+1)-ω_g(k)]/Δt+T_m(k+1)i_m2o，

其中，Δt為控制策略計算步長，k為表示當前時刻，k+1表示下一時刻，T_out(k+1)為下一時刻的系統輸出扭矩，即系統輸出扭矩的預測值；T_g(k+1)和T_m(k+1)分別為調速電機和調扭電機下一時刻的扭矩，ω_g(k)為當前時刻的調速電機轉速，ω_g(k+1)為下一時刻的調速電機轉速；

(4)根據系統輸出扭矩預測模型，推導得到調扭電機目標扭矩計算模型為：

T_m(k+1)≈T_out(k+1)/i_m2o-A_gT_g(k+1)/i_m2o-J_g[ω_g(k)-ω_g(k-1)]/Δt/i_m2o；

其中，k-1表示前一時刻，ω_g(k-1)為前一時刻的調速電機轉速；

(5)對整車動力學模型進行微分，得到沖擊度觀測模型，即

(6)對沖擊度觀測模型進行離散化，得到沖擊度預測模型，即

(7)利用沖擊度預測模型，基于沖擊度約束得到調速電機目標扭矩計算模型；

其中，j_max為目標沖擊度上限約束；

(8)將調速電機和調扭電機目標扭矩計算模型與整車動力學模型進行集成，在急加速工況、爬坡工況、典型行駛工況各類工況下開展離線仿真計算，基于模式切換時間要求和沖擊度要求開展離線調試；

第二步：所述的在線動態協調控制方法將基于離線計算結果，首先確定調速電機的動態協調規則，建立調速電機目標扭矩計算模塊，獲得調速電機的目標扭矩，再確定調扭電機的動態協調規則，將調速電機的目標扭矩輸入到調扭電機目標扭矩計算模塊，完成動態協調控制，具體包括以下步驟：

(1)確定調速電機的動態協調規則，建立調速電機目標扭矩計算模塊，包括原始目標扭矩計算、升扭控制、降扭控制和穩態控制四部分；

(2)根據發動機目標轉速和發動機真實轉速，利用PID方法計算得到調速電機的原始目標扭矩，此后首先判定是否滿足升扭控制要求，若滿足則對調速電機進行升扭控制；否則，判斷是否滿足降扭控制要求，若滿足則對調速電機進行降扭控制；否則，對調速電機進行穩態控制；

(3)針對離線仿真結果，分別計算調速電機在升扭、降扭和穩態情況下的扭矩變化率，分析各階段扭矩變化率與發動機轉速的關系，最終以查表的形式在升扭控制、降扭控制和穩態控制模塊中實現；

(4)確定調扭電機的動態協調規則，建立調扭電機目標扭矩計算模塊；以調速電機目標扭矩為輸入，利用調速電機目標扭矩經過慣性環節得到調速電機輸出扭矩預測值，將調速電機輸出扭矩預測值與調速電機扭矩系數相乘，得到調速電機扭矩對行星齒輪機構輸出扭矩的影響量；

(5)以調速電機轉速為輸入，計算得到調速電機角加速度，再乘以調速電機相關轉動慣量，得到轉動慣量對行星齒輪機構輸出扭矩的影響量；

(6)將調速電機扭矩對行星齒輪機構輸出扭矩的影響量與轉動慣量對行星齒輪機構輸出扭矩的影響量相加，得到行星齒輪機構輸出扭矩估算值；利用估算得到的系統輸出扭矩減去行星齒輪機構輸出扭矩估算值，再除以調扭電機到系統輸出端的速比，得到調扭電機的目標扭矩；

(7)在得到在線動態協調控制規則后，將調速電機和調扭電機的動態協調控制模塊集成到穩態控制策略中，實現在線扭矩協調控制。